JP3710673B2 - 車載用電動機制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、パワー素子を内蔵する電力変換装置を用いて電動機を駆動する電動機制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
パワー素子のスイッチングを制御して電動機の通電電流を制御するようにした従来の電動機制御装置について以下に示す。
図17は、従来の電動機制御装置の構成例を示すブロック図である。ここでは、車両に搭載される車載用電動機制御装置の例であり、また、電動機として三相交流電動機を用いる。
図において、1は電動機制御装置、2は電動機、3は制御演算装置、4は電力変換装置としての電力変換半導体である。電力変換半導体4は、三相のスイッチングアーム(U相アーム、V相アーム、W相アーム)を備え、スイッチングアームの一つであるU相アームは、上アームスイッチング素子5a、下アームスイッチング素子5b、上アームフリーホイーリングダイオード6a、下アームフリーホイーリングダイオード6bで構成される。なお、V相アーム、W相アームの構成も同様で、上アームスイッチング素子5c,5e、下アームスイッチング素子5d,5f、上アームフリーホイーリングダイオード6c,6e、下アームフリーホイーリングダイオード6d,6fで構成される。なお、1個のスイッチング素子5(5a〜5f)と1個のフリーホイーリングダイオード6(6a〜6f)とにより1個のパワー素子7(7a〜7f)が構成される。また、8(8a〜8c)はそれぞれU相、V相、W相の電流検出器であり、電力変換半導体4の外部で電動機2との電力線路上に配置される。
図に示すように、三相交流の一相に当たり2個のパワー素子7が直列に接続されており、直流電力入力の高電位側に連なる側を上アーム、低電位側に連なる側を下アームと呼ぶ。
【0003】
次に、動作について説明する。
電動機制御装置1は図示しない電源装置からの直流電力を交流電力に変換して電動機2に供給する。その際、直流電力から交流電力への変換は電力変換半導体4のパワー素子7を構成するスイッチング素子5をスイッチングすることによりなされる。制御演算装置3では電動機2に所望の動作を行わせるべく、通電する電流の指令値を演算し、電流指令値通りの電流が流れるようにスイッチング素子5をON/OFFするゲート駆動信号を生成する。ゲート駆動信号は各相のスイッチング素子5のゲートGに伝達される。
【0004】
電動機2の発生トルクを精度良く制御する手法として良く用いられるベクトル制御方法による制御の例を説明する。
この方法では、三相交流である電圧、電流等の諸量を、磁束の方向と一致して回転する座標軸(d軸)と、これに直交して回転する座標軸(q軸)とにベクトル分解し、この直交座標上での電圧、電流を調整・制御することで発生トルクを制御する。
【0005】
電動機2として永久磁石式同期機を用いた場合の回転直交座標(d,q座標)上での電圧と電流の関係は次式となる。
【数1】
但し、Vdはd軸電圧、Vqはq軸電圧、idはd軸電流、iqはq軸電流、Raは一次抵抗、Lはインダクタンス、φaは磁石磁束、ωは回転角速度である。
【0006】
この時の電動機2の発生トルクτmは次式で表わされる。
【数2】
但し、Pmは電動機2の極対数である。
【0007】
極対数Pm及び磁石磁束φaは電動機2によって固定の量であり、発生トルクτmの調整はq軸電流iqの量を調整することによりなされる。したがって、電動機2を精度良く制御することは、電動機2の発生トルクを精度良く、すなわちq軸電流iqの量を精度良く制御することに帰着する。このため電流検出器8により電動機2に流れる三相交流電流を検出し、d軸、q軸にベクトル分解してd軸電流id、q軸電流iqを算出する。更にこのid、iqを用いて所望の発生トルクτmを得るべきd軸電圧Vd、q軸電圧Vqを算出し、これに基づいてゲート駆動信号を生成する。
【0008】
ところで車載用電動機制御装置1は、その適用対象が電動機2を駆動源とする電気自動車の場合には、発生トルクの制御精度が車両の加減速に関係することから乗車フィーリングを左右する大切な要素となる。また、対象が電動機2と内燃機関の両者を駆動源とするハイブリッド自動車の場合には、燃費の改善、排出ガス中の有害物質の低減を目的にして電動機2と内燃機関双方の発生トルクの協調制御を行うことから制御精度がより重要となる。このように車載用の電動機制御装置1では、高い制御精度が要求されるものであり、上述したように、電動機2に流れる電流を電流検出器8を備えて検出して、電動機2の発生トルクを直接制御しているため、高精度な制御が可能である。
【0009】
しかしながら従来の電動機制御装置1では、電力変換半導体4の外部に電流検出器8を配置して電動機2の三相電流を検出していたため、電流検出器8を構成する固定部材が必要となるだけでなく、電流検出器8と制御演算装置3とを接続する信号線が必要となり、組み立て工数が発生する。また、この信号線がノイズの影響を受けて検出電流値に悪影響を及ぼしたり、さらには信号線がハーネスの経年劣化やコネクタのルーズコンタクト等により断線するような場合、動作中の発生トルクの急激な変動を引き起こす要因となり、車載用電動機制御装置1において制御の連続性を損ない、車両の挙動に悪影響を与えることもあった。
【0010】
このような問題点を改善するために、近年、以下に示すような電動機制御装置が開発されている。
当出願人が出願した特願平11−149928号記載の電動機制御装置では、電流検出器に抵抗特性を有するものを採用して、パワー素子と同一基板上に構成して電力変換半導体に内蔵し、該電力変換半導体と制御演算装置とを同一容器内に収納して一体化した。
これにより、電流検出器の外部配置に起因する組み立て工数を解消、構成部品を削減、故障要因箇所を削減すると共に、電流検出器と制御演算装置との間の信号経路を短縮できてノイズの影響も低減された。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
このように、電流検出器に抵抗特性を有するものを採用して、パワー素子と同一基板上に構成して電力変換半導体に内蔵した電動機制御装置では、電流検出器が周囲環境の変動、特に温度変動の影響を受け易く、電流検出器で検出する電流値の信頼性が悪くなるという問題点があった。また、この傾向は電流検出器を車室外に配置した場合に、周囲の環境温度の変動が大きいため顕著であり、ひいては制御精度の悪化や電流検出器自体の耐久性の劣化につながるものであった。
【0012】
この発明は、上記のような問題点を解消するために成されたものであって、電流検出器によって検出される電動機に流れる電流値を、周囲環境の変動、特に温度変動の影響を防止して信頼性良く検出し、電動機制御の信頼性を向上させ、安定して高精度な制御が可能な電動機制御装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る請求項1記載の車載用電動機制御装置は、電動機の通電電流を検出する電流検出器およびパワー素子を内蔵した電力変換装置と、上記電流検出器からの検出電流を用いて上記パワー素子のスイッチングを制御する制御演算装置とを単一の容器内に収納 し、車両に搭載して上記電動機の制御を行う装置である。そして、上記電流検出器は抵抗特性を有して上記パワー素子近傍に配置され、上記電力変換装置は、上記パワー素子の温度を検出し該検出温度で上記電流検出器の温度を兼用するパワー素子温度検出器を備え、上記制御演算装置は、信号入力インタフェース回路を構成する電子回路部品の周囲温度を検出する周囲温度検出器と、該周囲温度と関連付けた上記パワー素子温度検出器の特性データを予め記憶しこれに基づいてパワー素子温度のバラツキ特性を補償してパワー素子温度を算出するパワー素子温度算出手段と、上記電流検出器の特性バラツキ及び温度変化による特性変動を補償するために、パワー素子温度と検出電流とを関連付けた電流検出特性補償データを予め記憶した格納部と、上記パワー素子温度と上記電流検出特性補償データ及び上記周囲温度と上記電子回路部品の温度変化による定数変動特性に基づいて上記電流検出器からの検出電流を補正して電流値を算出する電流値算出手段と、該算出された電流値に基づいて上記パワー素子のスイッチングを制御する駆動信号を演算生成する手段と、さらに、電動機の制御運転を行う前に、上記パワー素子温度算出手段が出力する上記パワー素子温度に基づいて上記パワー素子のスイッチング動作を調整して上記電流検出器の特性を測定し、予め上記電流検出特性補償データを作成して上記格納部に記憶する電流検出特性補償データ作成手段とを備えたものである。
【0014】
またこの発明に係る請求項2記載の車載用電動機制御装置は、請求項1において、上記電流検出特性補償データが上記パワー素子温度に関する補正マップで構成され、上記補正マップは、上記パワー素子温度算出手段が出力する上記パワー素子温度と共に上記電動機に所定の指示電流量が流れる場合の上記電流検出器の電流検出値を上記パワー素子の使用温度範囲内で該パワー素子温度を変化させて所定の間隔毎に収集し、上記電動機の所定の指示電流量を上記電流検出器の検出電流範囲内で変化させて所定の間隔毎に収集した ( 指示電流値、パワー素子温度、電流検出値 ) を要素とするものである。
【0015】
またこの発明に係る請求項3記載の車載用電動機制御装置は、請求項1において、上記電流検出特性補償データが、温度に関する補正式で構成されるものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を図について説明する。
図1は、この発明の実施の形態1による電動機制御装置の構成を示すブロック図である。ここでは、車両に搭載される車載用電動機制御装置の例であり、また、電動機として三相交流電動機を用いる。なお、図中、従来のものと同一符号は、同一または相当部分を示す。
図において、2は電動機、9は制御演算装置、10は電力変換装置としての電力変換半導体であり、11は制御演算装置9と電力変換半導体10とを単一の容器内に収納して一体化した電動機制御装置である。また、制御演算装置9は制御演算手段12と、この装置9の周囲温度を検出する周囲温度検出器13を備えている。
【0017】
電力変換半導体10は、三相のスイッチングアーム(U相アーム、V相アーム、W相アーム)を備え、スイッチングアームの一つであるU相アームは、上アームスイッチング素子5a、下アームスイッチング素子5b、上アームフリーホイーリングダイオード6a、下アームフリーホイーリングダイオード6bで構成される。なお、V相アーム、W相アームの構成も同様で、上アームスイッチング素子5c,5e、下アームスイッチング素子5d,5f、上アームフリーホイーリングダイオード6c,6e、下アームフリーホイーリングダイオード6d,6fで構成される。なお、1個のスイッチング素子5(5a〜5f)と1個のフリーホイーリングダイオード6(6a〜6f)とにより1個のパワー素子7(7a〜7f)が構成される。また、14(14a〜14c)はそれぞれU相、V相、W相の電流検出器であり、パワー素子7と電動機2とを接続する電力線路上に配置されて、電力変換半導体10に内蔵される。
また、三相交流の一相に当たり2個のパワー素子7が直列に接続されており、直流電力入力の高電位側に連なる側を上アーム、低電位側に連なる側を下アームと呼ぶ。
【0018】
次に、動作について説明する。
電動機制御装置11は図示しない電源装置からの直流電力を交流電力に変換して電動機2に供給する。その際、直流電力から交流電力への変換は電力変換半導体10のパワー素子7を構成するスイッチング素子5をスイッチングすることによりなされる。制御演算装置9では電動機2に所望の動作を行わせるべく、通電する電流の指令値を演算し、電流指令値通りの電流が流れるようにスイッチング素子5をON/OFFするゲート駆動信号を生成する。ゲート駆動信号は各相のスイッチング素子5のゲートGに伝達される。
【0019】
ここで具体的に電動機2として永久磁石式同期機を用いてベクトル制御方法により制御する例について説明する。まず、図示しない外部装置より電動機制御装置11に対して電動機2へ要求する発生トルクの指令値τm*が入力される。電動機2の発生トルクτmは、上述したように磁石磁束φaとq軸電流iqに比例することから(数式(2)参照)、制御演算手段12で発生トルク指令値τm*に応じたq軸電流指令値iq*が算出される。
また、U相電流検出器14a、V相電流検出器14b、W相電流検出器14cから出力される電動機2のU相電流検出信号、V相電流検出信号、W相電流検出信号を制御演算手段12に入力すると、これら検出信号からそれぞれU相電流iu、V相電流iv、W相電流iwが算出された後、公知の演算方法により磁束の方向と一致して回転する座標軸(d軸)と、これに直交して回転する座標軸(q軸)とにベクトル分解され、それぞれd軸実電流値id、q軸実電流値iqとして算出される。
【0020】
電動機2の発生トルクを指令値τm*に一致させるように制御するために、q軸電流については、実電流値iqが指令値iq*に一致するように、偏差Δiq(=iq*−iq)を比例積分(PI)演算してq軸電圧指令値Vq*を算出する。d軸電流については、流さずとも良いため、電流指令値id*はゼロである。d軸電流についてもq軸電流と同様に、実電流値idが指令値id*に一致するように、偏差Δid(=id*−id)を比例積分(PI)演算してd軸電圧指令値Vd*を算出する。
このとき、電動機2が定常状態であればq軸電圧指令値Vq*、d軸電圧指令値Vd*は、上述した電圧電流方程式(数式(1))に示されるq軸電圧Vq、d軸電圧Vdと一致する。
【0021】
続いて、上述した実電流値演算の際のベクトル分解と逆の演算を辿って、電圧指令値Vq*、Vd*により、電動機2に印加すべき電圧である三相交流電圧指令値であるU相電圧指令値Vu*、V相電圧指令値Vv*、W相電圧指令値Vw*が算出される。更に、この三相交流電圧指令を印加するために、公知の三角波比較正弦波形近似PWM作成法などによってU、V、W各相上下アームの計6個のスイッチング素子5に対するゲート駆動信号が作られて制御演算装置9から電力変換半導体10内のスイッチング素子5a〜5fのゲートGへ伝達される。
【0022】
このような制御処理を行う制御演算装置9の具体的な構成例を、図2を用いて以下に説明する。
図2において、15は信号入力インタフェース回路、16はA/D変換器、17はCPU、18はROM、19はRAM、20はゲート駆動信号作成回路、21はゲート駆動信号出力インタフェース回路であり、これら15〜21により制御演算手段12が構成される。
【0023】
次に、動作の詳細を示す。
電動機2に流れる三相電流量が電流検出器14により検出され、制御演算手段12内の信号入力インタフェース回路15に信号伝達される。電流検出信号は信号入力インタフェース回路15にて波形整形、レベル変換された後、A/D変換器16にて離散数値に変換されてCPU17に取り込まれる。
一方、図示しない外部装置より出力される電動機2への発生トルク指令信号も、信号入力インタフェース回路15、A/D変換器16を経て離散数値に変換されて発生トルク指令値τm*としてCPU17に取り込まれる。同様に周囲温度検出器13からの信号も信号入力インタフェース回路15、A/D変換器16を経て制御演算装置3の周囲温度としてCPU17に取り込まれる。
【0024】
ところで、電流検出器14により検出されて制御演算手段12へ伝達され、電流値としてCPU17に取り込まれた電流値データには、誤差が含まれる。この誤差が発生する要因は、まず、第1に電流検出器14の特性のバラツキ、第2に電流検出器14の検出信号を制御演算手段12へ伝達する経路におけるノイズの影響、第3に制御演算手段12へ伝達した後、電流値として変換して取り扱う際の誤差が挙げられる。
これらのうち第2の要因であるノイズの影響については、この場合、電力変換半導体10に電流検出器14を内蔵する構成であること、さらに制御演算装置9と電力変換半導体10とが単一の容器内に収納して一体化された構造として電動機制御装置11を構成するため、各電流検出器14と制御演算手段12との間の信号経路が短くて済み、ノイズの重畳が低減されているため問題ない。
また、第3の要因については、制御演算手段12内の信号入力インタフェース回路15を構成する電子回路部品における温度変動による定数変動によるものである。
【0025】
このように、CPU17に取り込まれた電流検出器14からの電流値データには、電流検出器14の特性のバラツキおよび制御演算手段12内の電子回路部品における温度変動による定数変動によって、誤差が含まれるものである。このような誤差を補償する電流検出特性補償データを制御演算手段12内のROM18に予め記憶しておき、CPU17では、周囲温度検出器13からの周囲温度に基づいて、ROM18内の電流検出特性補償データを用い、取り込んだ電流値データに対して補正して電流値を算出する。
【0026】
次に、CPU17はROM18に記憶されたプログラムに従い、RAM19を演算領域として使用しながら三相電流値のベクトル分解演算を行いd軸実電流値id、q軸実電流値iqを算出する。また、入力された発生トルク指令値τm*に基づきq軸電流指令値iq*を算出する。また、d軸電流指令値id*を所定の値(この場合はゼロ)に設定する。
続いて、CPU17はd軸、q軸各実電流値を各指令値に一致させるように、比例積分(PI)演算を行って各電圧指令値Vd*、Vq*を算出し、三相交流座標軸へのベクトル逆変換を行い、三相交流電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*を算出する。
次に、算出した三相交流電圧指令値をゲート駆動信号作成回路20に入力し、スイッチング素子5をスイッチングするためのゲート駆動信号を作成する。この信号はゲート駆動信号出力インタフェース回路21へ伝達されて波形整形、レベル変換された後、電力変換半導体10内のスイッチング素子5a〜5fのゲートGに伝達される。
【0027】
図2では、制御演算装置9の構成例を、用いられている回路等により具体的に示したが、制御演算手段12が備えた機能を図3を用いて以下に説明する。
図3において、22は電流検出特性補償データ格納部、23は電流値算出手段、24は電動機駆動信号演算生成手段である。
電流検出器14により検出された三相の電流検出信号は電流値算出手段23に入力され、電流値算出手段23では、電流検出信号に応じて、電流検出特性補償データ格納部22が予め記憶している電流検出器14の特性バラツキを補償するための電流検出特性補償データを用いて、補正演算して三相電流値を算出する。 また同時に、周囲温度検出器13からの信号が電流値算出手段23へ入力され、制御演算装置9の周囲温度が検出される。電流値算出手段23は周囲温度に応じて、電流検出特性補償データ格納部22が予め記憶している電子回路部品の定数変動を補償するための電流検出特性補償データを用い、電流検出器14からの三相の電流検出信号に対して補正演算を行って三相電流値を算出する。
電動機駆動信号演算生成手段24では、電流値算出手段23からの電流値を入力として上述した電動機駆動のための演算を行い、スイッチング素子5をスイッチングするためのゲート駆動信号を生成して出力する。
【0028】
電流検出器14からの検出信号には、電流検出器14の特性のバラツキおよび制御演算手段12内の電子回路部品における温度変動による定数変動によって、誤差が含まれるものであるが、この実施の形態では、このような誤差を補償する電流検出特性補償データを予め記憶した格納部22を備え、電流検出特性補償データを用いて補正して電流値を算出する。このため、電動機2の発生トルクτmをトルク指令値τm*に追従させる電動機制御が、電流検出器14が有している製造時に発生する個体毎の特性バラツキや制御演算手段12内の電子回路部品への温度変動の影響を低減して、安定して信頼性の高い制御が可能になる。
【0029】
なお、周囲温度に基づいて行う温度変動による電子回路部品の定数変動を補償する補正と、個体毎の特性バラツキを補償する補正とは、同時に行っても、別々に行っても良く、また、どちらか一方のみの補正を可能としたものでも良い。さらに、それぞれの補正のための電流検出特性補償データは共に格納部22に予め記憶されているものとしたが、各々別の格納部に記憶しても良い。
【0030】
また、電流検出特性補償データのみ、あるいは個体毎の特性バラツキのための電流検出特性補償データのみを1つのROMに記憶する等により、格納部22の範囲を明確にすることができ、その部分のみを容易に変更することが可能になる。このため、電流値検出時の補正に関連して、例えば車種や使用国等による設定変更が容易に行うことができ、煩雑さを低減しつつ電流検出精度を高く維持できる。
【0031】
実施の形態2.
以下、この発明の実施の形態2を説明する。
図4は、この発明の実施の形態2による電動機制御装置の構成を示すブロック図である。なお、図中、図1〜図3のものと同一符号は、同一または相当部分を示す。
図に示すように、各相の上下アームのパワー素子7に対して、その近傍にパワー素子温度検出器25(25a〜25c)を配し、また、パワー素子7と電動機2とを接続する電力線路上に配置してU相、V相、W相の電流を検出する電流検出器26(26a〜26c)を、抵抗特性を有する素子で構成してパワー素子7と同一基板上でパワー素子7近傍に配置して電力変換半導体10に内蔵する。
また、制御演算手段12内にパワー素子温度算出手段27と、パワー素子温度算出のために温度検出器25の特性データを予め記憶した温度検出特性格納部28とを備える。
【0032】
次に、動作について説明する。
パワー素子温度検出器25により検出されたパワー素子温度検出信号はパワー素子温度算出手段27に入力される。パワー素子温度算出手段27は入力したU、V、W各相パワー素子温度検出信号に応じて、予め温度検出特性格納部28に記憶されたパワー素子温度検出器25の特性データに基づいて各相のパワー素子温度を算出する。
なお、パワー素子温度検出器25は、例えば温度検出用ダイオードで構成され、スイッチング素子5の過熱防止のためにパワー素子温度を認識するため配置されたもので、この温度検出器25の近傍に電流検出器26が配置されるように、電流検出器26をパワー素子7近傍に配置したため、パワー素子温度検出器25で認識されるパワー素子温度を電流検出器25の温度として利用できる。
【0033】
電流検出器26により検出された三相の電流検出信号は電流値算出手段23に入力される。ここで電流検出器26が抵抗特性を持つことより、三相交流電流が電流検出器26の中を流れる際に抵抗成分の両端に発生する電位差が、電流検出信号となる。
電流値算出手段23では、パワー素子温度算出手段27からの各相パワー素子温度に応じて、電流検出特性補償データ格納部22が予め記憶している電流検出特性補償データを用いて、電流検出器26からの三相の電流検出信号に対して補正演算して三相電流値を算出する。ここで用いる電流検出特性補償データ格納部22に予め記憶された電流検出特性補償データは、この場合、電流検出器26の個体毎の温度変動による特性バラツキを補償するデータである。
【0034】
また上記実施の形態1と同様に、周囲温度検出器13からの信号も電流値算出手段23へ入力され、制御演算装置9の周囲温度が検出される。電流値算出手段23は周囲温度に応じて、電流検出特性補償データ格納部22が予め記憶している電子回路部品の定数変動を補償するための電流検出特性補償データを用い、電流検出器26からの三相の電流検出信号に対して補正演算を行って三相電流値を算出する。
電動機駆動信号演算生成手段24では、電流値算出手段23からの電流値を入力として上述した電動機駆動のための演算を行い、スイッチング素子5をスイッチングするためのゲート駆動信号を生成して出力する。
【0035】
この実施の形態では、電流検出器26に抵抗特性を有する素子を採用したため電流検出器26をパワー素子7と同一基板上に容易に構成することができるが、周囲環境の変動、特に温度変動の影響を受けやすく、電流検出信号には、個体毎の特性バラツキに加えて温度変動による誤差が大きくなるものである。このような誤差を解消するため、パワー素子温度検出器25を用いて、電流検出器26の温度を検出させ、この検出温度に応じて、予め記憶された電流検出特性補償データを用いて補正して電流値を算出するようにした。このため、高精度で信頼性の高い電流値が得られる。また、周囲温度検出器13からの周囲温度に基づいた補正も併せて行い、制御演算手段12内の電子回路部品への温度変動の影響も低減して、安定して信頼性の高い制御が可能になる。
【0036】
また、予めパワー素子温度検出器25の特性データを温度検出特性格納部28に記憶しておき、パワー素子温度算出手段27は、パワー素子温度検出器25により検出されたパワー素子温度検出信号に応じて、パワー素子温度検出器25の特性データを用いて、各相のパワー素子温度を算出する。このパワー素子温度検出器25の特性データは、例えば、周囲温度検出器13から得られる周囲温度と関連した実績データを予め記憶したもので、このような特性データを用いて温度算出を行うようにしたため、信頼性良く高精度な温度検出が、個々のパワー素子温度検出器25に対して行なうことができ、これにより、電流値算出手段23で算出される電流値の精度もさらに向上する。
【0037】
なお、この実施の形態では、電流検出器26をパワー素子7の近傍に配置してパワー素子温度検出器25からの検出温度を電流検出器26の温度として利用したが、各相の電流を検出する電流検出器26のそれぞれの近傍に温度検出器を設けて、電流検出器26の温度検出を行っても良い。
【0038】
実施の形態3.
次に、上記実施の形態2において、温度検出特性格納部28に予め記憶され、パワー素子温度算出手段27での温度算出の際に用いるパワー素子温度検出器25の特性データについて、特性マップ、および特性の記憶方法の例を具体的に図を用いて説明する。
このような特性データを作成して記憶する手段は、制御演算手段12が予め備えており、電動機2の制御運転に先立って行われる。図5は、パワー素子温度検出器25の特性マップ作成時に用いるシステムの構成を示すブロック図である。なお、便宜上、V相、W相については図示を省略するものとし、図中、図4と同一符号は、同一または相当部分を示す。ここでは、制御演算手段12の具体的な構成例として図2に示されるものを考える。図5において、29は電力変換半導体10の外部に配置されて三相電流実際値を検出する高精度電流検出器である。 図6は、パワー素子温度特性マップ作成時のスイッチング素子5a〜5fをスイッチングするパターンを示す図である。図7は、温度検出特性格納部28に記憶されるパワー素子温度検出器25の特性データとしてのパワー素子温度検出特性マップである。図8および図9は、パワー素子温度検出特性マップの作成・記憶処理を示すフローチャートである。
【0039】
パワー素子温度検出特性マップの作成・記憶処理は、上記実施の形態2による電動機制御装置により図5に示されるシステムを構成して行い、図8、図9のフローチャートに基づいて以下に説明する。
まず、制御演算装置9および電力変換半導体10はパワー素子7の動作温度範囲の下限値、例えば常温付近に初期設定し、m、jの値も初期値0に設定する(S0)。
CPU17は図6に示すスイッチングパターン0〜7を組み合せてスイッチング素子5a〜5fをONあるいはOFFする。ここでスイッチングパターンの組合わせは、電動機2に流れる三相電流値、即ち高精度電流検出器29により検出される三相電流実際値が、所定の指示値i*となるように、上記実施の形態1で述べた演算を経て公知の三角波比較正弦波形近似PWM作成法などにより決定される。但し三相電流を流す目的はU、V、W相各アームの上下のスイッチング素子5を均等にONしてパワー素子7の温度を調整することにあるため、この目的に沿うものであればスイッチングのパターンについて制約されない。このように、スイッチングパターン0〜7を組み合わせて、電動機電流値が指示値i*となるように、スイッチングによりパワー素子7の温度を上昇させ、周囲温度検出器13により制御演算装置9の周囲温度tmjを検出する(S1)。
【0040】
次に、パワー素子温度特性マップ作成開始後の経過時間が所定時間を超過しているか否かを判定する(S2)。S2で超過している場合は特性マップ作成の進行が不調であることから異常終了とする(S3)。
S2で超過していない場合は、パワー素子温度が飽和して落ち着いたか否かを判定する。これは、前回周期にサンプルした制御演算装置9の周囲温度tm(j−1)と今回周期にサンプルした周囲温度tmjの偏差|Δtmj|(=|tmj−tm(j−1)|)が所定の温度飽和判定閾値Δtth以下であるか否かを判定する。ここで温度飽和判定閾値Δtthは周囲温度と各相パワー素子温度が等しいとみなせるような適切な値に設定する。また、j=0の時は、判定しないでS5に移る(S4)。
S4で|Δtmj|>Δtthであり、まだ温度が飽和していないと判定される場合、jに1を加算して(S5)、S1に戻り、次回周期の周囲温度tmjを検出する。
【0041】
S4で|Δtmj|≦Δtthであり、温度が飽和したと判定される場合、パワー素子温度検出器25a〜25cからの検出信号(U相αum、V相αvm、W相αwm)が妥当性のある値であるか否かを判定する。これは、検出信号どうしの偏差が所定のU、V、W相温度検出値飽和判定閾値Δαth以下であるか否かを判定する(S6)。
S6で、Δαth<max(|αum−αvm|,|αvm−αwm|,|αwm−αum|)であり、検出信号が妥当性なしと判定される場合、jに1を加算して(S5)、S1に戻る。
S6で、Δαth≧max(|αum−αvm|,|αvm−αwm|,|αwm−αum|)であり、検出信号が妥当性ありと判定される場合、周囲温度tmjをパワー素子温度tmと読み替え(S7)、パワー素子温度tm、U相パワー素子温度検出値αum、V相パワー素子温度検出値αvm、W相パワー素子温度検出値αwmをパワー素子温度検出特性マップのm行目(図7参照)に記憶する(S8)。
【0042】
続いてパワー素子温度検出特性マップのm+1行目のデータを作成するために、電動機2に流れる三相電流指示値i*にΔi*を加算して漸増させる。ここでΔi*は周囲温度から読み替えたm行目データであるパワー素子温度tmをm+1行目データであるパワー素子温度tm+1まで上昇させるのに適切な値に設定される(S9)。
次にパワー素子の温度検出を要する温度範囲の上限値まで特性マップが作成されたか否かを、mが所定の値n以上であるかどうかで判定する(S10)。m<nならばmに1を加算し、jを初期値0に戻した後(S11)、S1に戻る。
S10で、m≧nならば、必要な温度範囲のパワー素子温度特性マップが作成されたとして処理を終了する。
【0043】
以上の流れによりパワー素子温度検出特性マップが作成されて温度検出特性格納部28に記憶され、電動機制御装置11の制御演算装置12の運転時には、パワー素子温度算出手段27での温度算出の際に、予め記憶されているパワー素子温度検出器25の特性データとして用いられる。
即ち、パワー素子温度算出手段27において、U、V、W各相のパワー素子温度検出信号それぞれにて、パワー素子温度検出特性マップを参照することにより各相のパワー素子温度を算出する。例えば、U相のパワー素子温度の算出は次の手順となる。まずU相パワー素子温度検出器25aの検出値αuxに基づいて、図7に示されるパワー素子温度検出特性マップのU相要素列の内からαuxを間に挟んで低温側、高温側の2つの要素を選択する。ここで低温側の要素をαum、これに対応する温度をtmとする。また、高温側の要素をαu(m+1)、これに対応する温度をtm+1とする。検出値がαuxの場合のパワー素子温度tuxは比例計算により、tux=(tm+1−tm)×(αux−αum)/(αu(m+1)−αum)+tmの形で補間して算出される。また、V相、W相についても同様にして算出される。
【0044】
このように、パワー素子温度検出特性マップの特性データは、周囲温度検出器13からの周囲温度と関連したデータで構成され、周囲温度を用いた特性データに基づいて、各相のパワー素子温度検出器25a〜25cの検出信号からパワー素子温度を精度良く算出することができる。
【0045】
なお、U、V、W各相のパワー素子温度検出器25a〜25cのそれぞれについて別々に特性データを採取して相毎の特性データを作成しても良い。
また、ここでは基準となる温度を周囲温度検出器13からの周囲温度としたが、温度データが容易に信頼性良く検出できるものであれば、これに限るものではない。その場合、各相毎に温度検出器を備えて用いても良く、特性データの精度がさらに向上する。
【0046】
さらにまた、このようなパワー素子温度検出器25の特性データに基づいてパワー素子温度算出手段27で算出されたパワー素子温度は、電流検出器26の温度として利用するだけでなく、スイッチング素子5の過熱防止のためのパワー素子温度として当然用いることができ、パワー素子温度が精度良く検出できるため、過熱防止の信頼性も向上する。
【0047】
実施の形態4.
次に、上記実施の形態2において、電流検出特性補償データ格納部22に記憶される電流検出器26の個体毎の温度変動による特性バラツキを補償するデータについて、補正マップとしての特性マップ、および特性の記憶方法の例を具体的に図を用いて説明する。
このような電流検出特性補償データを作成して記憶する手段は、制御演算手段12が予め備えており、電動機2の制御運転を行うに先立って行われる。パワー素子温度検出特性マップは、例えば、上記実施の形態3に示す処理により既に作成されて温度検出特性格納部28に記憶されているものとする。
図10は、電流検出器26の特性マップ作成時のシステムの構成を示すブロック図である。なお、便宜上、V相、W相については図示を省略するものとし、図中、図4と同一符号は、同一または相当部分を示す。ここでは、制御演算手段12の具体的な構成例として図2に示されるものを考える。図10において、30は電力変換半導体10の外部に配置され、電流実際値を検出する高精度電流検出器、31は電流偏差出力器、32は相切替え器、33は定電流負荷装置であり、特性マップ作成時に電動機2に替えて電力変換半導体10と接続される。
【0048】
図11は、電流検出特性マップ作成時のスイッチング素子5a〜5fをスイッチングするパターンを示す図である。図12は、電流検出特性補償データ格納部22に記憶される電流検出特性補償データが構成する電流検出特性マップであり、U、V、W各相毎の検出特性がそれぞれ対応した特性マップとして構成される例を示している。図13〜図15は、電流検出特性マップの内、U相とW相の特性マップの作成・記憶処理を示すフローチャートである。
U相とW相の電流検出特性マップの作成・記憶は、上記実施の形態2による電動機制御装置11により図10に示されるシステムを構成して行い、図13〜図15のフローチャートに基づいて以下に説明する。
【0049】
まず、制御演算装置9および電力変換半導体10はパワー素子7の使用温度範囲の下限値t0*、例えば常温付近に初期設定し、m、jの値も初期値0に設定する(T0)。
制御演算手段12により定電流負荷装置33に対して負荷電流指示値として基準電流値imを設定する。また、実電流は高精度電流検出器30で検出され電流偏差出力器31および電流値算出手段23に入力される。電流偏差出力器31では基準電流値imと実電流値との偏差を算出し定電流負荷装置33に入力する。この入力により定電流負荷装置33は負荷電流を微調整する(T1)。
次に、図10に示されるスイッチングパターンA1に従いスイッチング素子5a、5fをON、これ以外をOFFして、電力変換半導体10のU相からW相へ直流電流(=基準電流値im)を流し、この時のU相電流検出器26aの検出値βumj_A1、W相電流検出器26cの検出値βwmj_A1を読み込む。なお、相切替え器32は電流がUW間に流れるようU相側に接続される(T2)。
【0050】
次に図10に示されるスイッチングパターンA2に従いスイッチング素子5b、5eをON、これ以外をOFFして、電力変換半導体10のW相からU相へ直流電流を流し、この時のU相電流検出器26aの検出値βumj_A2、W相電流検出器26cの検出値βwmj_A2を読み込む(T3)。
次に、電流検出特性マップ作成開始後の経過時間が所定時間を超過しているか否かを判定する(T4)。T4で超過している場合は特性マップ作成の進行が不調であることから異常終了とする(T5)。
T4で超過していない場合は、U相パワー素子温度tumjおよびW相パワー素子温度twmjが、前回周期でのデータ記憶時パワー素子温度tum(j−1)、twm(j−1)に比較して所定の温度上昇判定閾値Δtth(特性マップの温度軸のデータ刻み)よりも上昇したか否かを判定する。ここで、U相パワー素子温度tumjおよびW相パワー素子温度twmjは、パワー素子温度検出器25a、25bの検出信号から温度検出特性格納部28に記憶されたパワー素子温度検出器25の特性データに基づいてパワー素子温度算出手段27により算出するものである。また、j=0のときは判定しないでT7に移る(T6)。
T6で、(tumj−tum(j−1)<Δtth)または(twmj−twm(j−1)<Δtth)であり、特性マップの温度軸のデータ刻みよりもパワー素子温度が上昇していないと判定される場合には、T2に戻る。
【0051】
T6で、(tumj−tum(j−1)≧Δtth)かつ(twmj−twm(j−1)≧Δtth)であり、特性マップの温度軸のデータ刻みよりもパワー素子温度が上昇したと判定される場合には、U相電流検出値βumj_A1、βumj_A2およびW相電流検出値βwmj_A1、βwmj_A2が妥当性のある値であるか否かを、検出信号どうしの偏差が所定値Δβth(電流検出器検出値収束判定閾値)以内に収まっているか否かで判定する(T7)。
T7で、Δβth<max(|βumj_A1+βumj_A2|,|βwmj_A2+βwmj_A1|)であり検出信号が妥当性なしと判定される場合、T2に戻る。
【0052】
T7で、Δβth≧max(|βumj_A1+βumj_A2|,|βwmj_A2+βwmj_A1|)であり検出信号が妥当性ありと判定される場合、U相からW相へ電流が流れた場合のU相電流検出値βumj_A1とW相からU相へ電流が流れた場合のU相電流検出値βumj_A2の平均を取りβumjとする。またW相からU相へ電流が流れた場合のW相電流検出値βwmj_A2とU相からW相へ電流が流れた場合のW相電流検出値βwmj_A1の平均を取りβwmjとする。但し、いずれも電力変換半導体10から外部へ電流が流れ出す方向を正方向とする(T8)。
次に、U相パワー素子温度tumjとU相電流検出値βumjとを電流検出特性マップのうち、U相特性マップのumブロック(図12参照)に記憶する。これは、U相パワー素子温度がtumjの場合にU相電流検出器26aに電流imが流れた際の電流検出器出力信号はβumjとなることを関連付けて記憶するものである(T9)。
続いて、U相特性マップの場合と同様にW相特性マップのwmブロックにW相パワー素子温度twmjとW相電流検出値βwmjとをそれぞれ記憶する(T10)。
【0053】
次に、パワー素子温度がパワー素子7の使用温度範囲の上限値まで達して、電流検出特性マップで必要な個数のデータが記憶されたか否かを、(tumj≧tr)かつ(twmj≧tr)であるか否かで判定する。但しtrはパワー素子7の使用温度範囲の上限値である(T11)。
T11で、(tumj<tr)または(twmj<tr)であり、パワー素子温度がパワー素子7の使用温度範囲の上限値まで達していない場合、jに1加算し(T12)、更にパワー素子7の温度が上昇した場合の電流検出特性マップのデータを作成するため、T2に戻る。
T11で、(tumj≧tr)かつ(twmj≧tr)であり、パワー素子温度がパワー素子7の使用温度範囲の上限値まで達した場合、即ち、電流imが流れた時のパワー素子7の使用温度範囲内でのデータが揃ったことから、jの値を0に戻して、mに1加算し(T13)、パワー素子7の温度をパワー素子使用温度範囲内での下限値にあわせるため、スイッチングを停止する(T14)。
【0054】
続いて、U相パワー素子温度およびW相パワー素子温度をパワー素子温度検出器25からの検出値から算出し、特性マップ要素の0番目の基準値である使用温度範囲内での下限値t0*まで低下したか否かを判定する。(tumj>t0*)または(twmj>t0*)であり、まだ温度が十分低下していない場合には、再びU相パワー素子温度およびW相パワー素子温度を検出して上記判定を行う(T15)。
T15で、(tumj≦t0*)かつ(twmj≦t0*)であり、温度が低下した場合、U相電流検出特性マップおよびW相電流検出特性マップのデータが揃い作成が終了したか否かを、mが所定の値nを越えたかどうかで判定する。但しn行目のデータは電流検出特性マップの最終行のデータであり、標準的には、電流検出器25に要求される内の最大電流でのデータである(T16)。
【0055】
T16で、m≦nであり、電流検出特性マップのデータがまだ揃っていない場合、次の行のデータを作成するために、定電流負荷装置33に指示する負荷電流値imに電流検出特性マップの電流軸の刻み値であるΔimを加算して漸増させ、T1に戻る(T17)。
T16で、m>nであり、電流検出特性マップのデータがすべて揃った場合には、U相、W相の電流検出特性マップの作成が完了したとして終了する。
【0056】
以上の流れによりU相、W相の電流検出特性マップが作成される。V相の電流検出特性マップの作成については、図13〜図15のU相とW相の特性マップの作成・記憶処理を示すフローチャートにてU相をV相に置き換えるとともに、更に相切替え器32をV相側に接続すること、および図11に示されるスイッチングパターンB1、B2に従いスイッチング素子をスイッチングすることにより、同様に作成される。
【0057】
電動機制御装置11における電動機2の制御運転時には、電流値算出手段23において、電流検出器26の検出信号値に基づいて、U、V、W各相毎に電流検出特性補償データ格納部22に記憶された電流検出特性マップを参照し、U、V、W各相の電流検出特性補償データを用いて各相の電流値を算出する。
例えばU相の電流値の算出は次の手順となる。
まず図12に示されるU相電流検出特性マップにおいて、データ参照の対象として、パワー素子温度算出手段27より得られるU相パワー素子温度tuxに基づいて、記憶ブロックu0〜unにおける要素の内、tuxを間に挟んで高温側、低温側で最も値が近い2つの要素をそれぞれの記憶ブロック毎に選択する。続いて、記憶ブロックu0〜un毎に2つずつ選択した要素のペアの中から、U相電流検出器26aの検出信号値βuxに基づいて、βuxを間に挟むものを選択する。これにより、隣接する2つの記憶ブロックum、u(m+1)の要素が2つずつ選択され、すなわち、U相電流検出特性マップの要素においてU相パワー素子温度tux、検出信号値βuxを取り囲む4つのデータを選択することになる。
【0058】
上記4つのデータを、(記憶ブロック、パワー素子温度、電流検出値)で表すと、(um、tumj、βumj)、(um、tum(j+1)、βum(j+1))、(u(m+1)、tu(m+1)j、βu(m+1)j)、(u(m+1)、tu(m+1)(j+1)、βu(m+1)(j+1))となる。
次に、記憶ブロックumにおけるU相パワー素子温度tuxでの電流検出値をtumj、tum(j+1)およびβumj、βum(j+1)を用いて補間して算出しβumとする。この時βumはU相パワー素子温度tuxにて電流imが流れている場合のU相電流検出値を指す。ここで例えば、βum=(βum(j+1)−βumj)×(tux−tumj)/(tum(j+1)−tumj)+βumjの形で比例計算により線形補間する。
同様にして、記憶ブロックu(m+1)におけるU相パワー素子温度tuxでの電流検出値をtu(m+1)j、tu(m+1)(j+1)およびβu(m+1)j、βu(m+1)(j+1)を用いて補間して算出しβu(m+1)とする。この時βu(m+1)はU相パワー素子温度tuxにて電流i(m+1)が流れている場合のU相電流検出値を指す。このとき、βu(m+1)=(βu(m+1)(j+1)−βu(m+1)j)×(tux−tu(m+1)j)/(tu(m+1)(j+1)−tu(m+1)j)+βu(m+1)jの形で線形補間する。
最後にU相電流検出値がβuxの場合のU相電流値iuxを、iux=(i(m+1)−im)×(βux−βum)/(βu(m+1)−βum)+imとして算出する。V相、W相についても同様にして算出される。
【0059】
以上のように、電流検出特性補償データ格納部22に(指示電流値による記憶ブロック、パワー素子温度、電流検出値)により電流検出特性マップを構成して格納したため、電流検出器26からの電流検出信号には、個体毎の特性バラツキに加えて温度変動による誤差が含まれているものであるが、上記格納部22からの電流検出特性補償データにより補正して誤差を解消でき、高精度で信頼性の高い電流値が得られる。
また、電流検出特性補償データ作成時のパワー素子7のスイッチング動作を、電流検出器26に流れる電流が直流となるように行うため、電流検出特性補償データ作成が容易に行うことができ、データ作成時間も短縮できる。
【0060】
実施の形態5.
次に、格納部に記憶された電流検出特性補償データが、温度に関する補正式で構成される場合について説明する。なお、電流検出特性補償データの記憶構成を除くシステム全体の構成は実施の形態2で示される構成と同一であるため、説明を省略する。図16は、電流検出特性補償データを温度に関する補正式で構成する場合の補正式演算係数マップを示す図である。
電流検出器26は抵抗特性を持つことから電流検出器26に流れる電流ik、電流検出器26の抵抗分Rtk、電流検出器26の検出値Vsenの間には次の関係が成り立つ。ここで上述したように、三相交流電流が電流検出器26の中を流れる際に抵抗成分の両端に発生する電位差が、電流検出信号(検出値Vsen)となる。
ik=Vsen/Rtk … (3)
ここで抵抗分Rtkは温度により変化をし、その特性は次式のようになることが判っている。
Rtk=Rt(m−1)・{1+αtm×10−6×(tk−t(m−1))}… (4)
但し、tk、tm、t(m−1)は温度であり、t(m−1)<tk≦tmとする。Rtkは温度tkでの抵抗分、Rt(m−1)は温度t(m−1)での抵抗分であり、αtmはt(m−1)からtmの温度間における1℃当りの抵抗分の変化率を示す温度係数である。
【0061】
ここで温度係数αtmは電流検出器26の構成材料に固有の値として概略定まる値であるが、厳密に値を設定することでより正確な電流値の算出が可能となる。このため、電流検出特性補償データとなる上記式(4)に示す補正式の演算係数を、図16で示される補正式演算係数マップの様式にて各温度における温度係数αtmおよび抵抗分Rtmを電流検出特性補償データ格納部22に予め記憶しておく。電動機制御装置11の運転時には、まず、パワー素子温度算出手段27により算出されたパワー素子温度に応じ、電流検出特性補償データ格納部22の補正式演算係数マップより温度係数αtmと抵抗分Rtmを抽出して上記式(4)の補正式に基づいて抵抗分Rtkを算出し、さらに電流値算出手段23にて上記式(3)に基づいて電流値ikを算出する。
【0062】
この実施の形態においても、上記実施の形態4と同様に、格納部22からの電流検出特性補償データにより個体毎の特性バラツキおよび温度変動による誤差を補正して解消でき、高精度で信頼性の高い電流値が得られる。
また、図17で示される補正式演算係数マップは、電流検出器26の使用温度範囲すなわちパワー素子7の動作温度範囲における温度係数αの変動が少ない場合には温度軸の刻みを粗くすることが可能なため、相対的に上記実施の形態4における図12に示す電流検出特性マップより少ない要素数で構成できる。なお、補正式演算係数マップの作成は上記実施の形態4で示した電流検出特性マップの作成と同様に、図13〜図15のフローチャートに示す同様の処理により、素子温度t、温度係数α、抵抗値Rを記憶することにより、作成できる。但し、抵抗値Rは上記式(3)を、温度係数αは上記式(4)を用いて逆算して得るものである。
【0063】
【発明の効果】
以上のようにこの発明に係る請求項1記載の車載用電動機制御装置は、電動機の通電電流を検出する電流検出器およびパワー素子を内蔵した電力変換装置と、上記電流検出器からの検出電流を用いて上記パワー素子のスイッチングを制御する制御演算装置とを単一の容器内に収納し、車両に搭載して上記電動機の制御を行う装置である。そして、上記電流検出器は抵抗特性を有して上記パワー素子近傍に配置され、上記電力変換装置は、上記パワー素子の温度を検出し該検出温度で上記電流検出器の温度を兼用するパワー素子温度検出器を備え、上記制御演算装置は、信号入力インタフェース回路を構成する電子回路部品の周囲温度を検出する周囲温度検出器と、該周囲温度と関連付けた上記パワー素子温度検出器の特性データを予め記憶しこれに基づいてパワー素子温度のバラツキ特性を補償してパワー素子温度を算出するパワー素子温度算出手段と、上記電流検出器の特性バラツキ及び温度変化による特性変動を補償するために、パワー素子温度と検出電流とを関連付けた電流検出特性補償データを予め記憶した格納部と、上記パワー素子温度と上記電流検出特性補償データ及び上記周囲温度と上記電子回路部品の温度変化による定数変動特性に基づいて上記電流検出器からの検出電流を補正して電流値を算出する電流値算出手段と、該算出された電流値に基づいて上記パワー素子のスイッチングを制御する駆動信号を演算生成する手段と、さらに、電動機の制御運転を行う前に、上記パワー素子温度算出手段が出力する上記パワー素子温度に基づいて上記パワー素子のスイッチング動作を調整して上記電流検出器の特性を測定し、予め上記電流検出特性補償データを作成して上記格納部に記憶する電流検出特性補償データ作成手段とを備える。このため、スイッチング制御の基となる電流検出器からの検出電流を、電流検出器の特性バラツキなどの誤差、および上記電子回路部品による定数変動による誤差を補償して信頼性良く高精度に検出することができ、制御性が向上する。また、電動機の制御運転時と同一装置を用いて、制御のための電流検出特性補償データの作成が容易に行うことができ、効率的で信頼性の高い電動機制御が可能になる。また、電流検出特性補償データを作成する際に、パワー素子のスイッチング動作を伴って電流検出器の特性を測定するため、信頼性の高いデータ作成が容易で効果的に行える。また、電流検出器が電力変換装置に内蔵され、該電力変換装置と制御演算装置とが単一の容器内に収納されたため、組み立て工数、構成部品、および故障要因箇所が少ない構造となると共に、さらに電流検出器と制御演算装置との間の信号経路短縮によりノイズの影響が低減でき、検出電流値の信頼性が一層向上する。また、電流検出器がパワー素子近傍に配置され、該パワー素子の過熱を防止するためのパワー素子温度検出器で電流検出器の温度を容易に検出でき、電流検出器における検出電流値の精度向上とパワー素子の過熱防止効果とを併せ持ち、簡略な装置構成で信頼性向上が図れる。
【0064】
またこの発明に係る請求項2記載の車載用電動機制御装置は、請求項1において、上記電流検出特性補償データが上記パワー素子温度に関する補正マップで構成され、上記補正マップは、上記パワー素子温度算出手段が出力する上記パワー素子温度と共に上記電動機に所定の指示電流量が流れる場合の上記電流検出器の電流検出値を上記パワー素子の使用温度範囲内で該パワー素子温度を変化させて所定の間隔毎に収集し、上記電動機の所定の指示電流量を上記電流検出器の検出電流範囲内で変化させて所定の間隔毎に収集した ( 指示電流値、パワー素子温度、電流検出値 ) を要素とするため、電流検出器の温度変動による特性バラツキを補償する電流検出特性補償データを、容易で確実に得ることができる。
【0065】
またこの発明に係る請求項3記載の車載用電動機制御装置は、請求項1において、上記電流検出特性補償データが、温度に関する補正式で構成されるため、電流検出器の温度変動による特性バラツキを補償する電流検出特性補償データが確実に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
【図2】 この発明の実施の形態1による制御演算装置の具体的な構成例を示す図である。
【図3】 この発明の実施の形態1による電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
【図4】 この発明の実施の形態2による電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
【図5】 この発明の実施の形態3による電動機制御装置による温度検出特性データ作成時の構成を示すブロック図である。
【図6】 この発明の実施の形態3において電動機制御装置による温度検出特性データ作成時の、スイッチング素子のスイッチングパターンを示す図である。
【図7】 この発明の実施の形態3によるパワー素子温度検出特性マップを示す図である。
【図8】 この発明の実施の形態3において電動機制御装置による温度検出特性データ作成における作成・記憶処理を示すフローチャートである。
【図9】 この発明の実施の形態3において電動機制御装置による温度検出特性データ作成における作成・記憶処理を示すフローチャートである。
【図10】 この発明の実施の形態4において電動機制御装置による電流検出検出特性データ作成時の構成を示すブロック図である。
【図11】 この発明の実施の形態4において電動機制御装置による電流検出特性データ作成時の、スイッチング素子のスイッチングパターンを示す図である。
【図12】 この発明の実施の形態4による電流検出特性マップを示す図である。
【図13】 この発明の実施の形態4において電動機制御装置による電流検出特性データ作成における作成・記憶処理を示すフローチャートである。
【図14】 この発明の実施の形態4において電動機制御装置による電流検出特性データ作成における作成・記憶処理を示すフローチャートである。
【図15】 この発明の実施の形態4において電動機制御装置による電流検出特性データ作成における作成・記憶処理を示すフローチャートである。
【図16】 この発明の実施の形態5による電流検出特性の補正式演算係数マップを示す図である。
【図17】 従来の電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
2 電動機、5,5a〜5f スイッチング素子、7,7a〜7f パワー素子、
9 制御演算装置、10 電力変換装置としての電力変換半導体、
11 電動機制御装置、12 制御演算手段、13 周囲温度検出器、
14,14a〜14c 電流検出器、22 電流検出特性補償データ格納部、
23 電流値算出手段、24 電動機駆動信号演算生成手段、
25,25a〜25c パワー素子温度検出器、26,26a〜26c 電流検出器、
27 パワー素子温度算出手段、28 温度特性データ格納部。
Claims (3)
- 電動機の通電電流を検出する電流検出器およびパワー素子を内蔵した電力変換装置と、上記電流検出器からの検出電流を用いて上記パワー素子のスイッチングを制御する制御演算装置とを単一の容器内に収納し、車両に搭載して上記電動機の制御を行う車載用電動機制御装置において、
上記電流検出器は抵抗特性を有して上記パワー素子近傍に配置され、
上記電力変換装置は、上記パワー素子の温度を検出し該検出温度で上記電流検出器の温度を兼用するパワー素子温度検出器を備え、
上記制御演算装置は、
信号入力インタフェース回路を構成する電子回路部品の周囲温度を検出する周囲温度検出器と、
該周囲温度と関連付けた上記パワー素子温度検出器の特性データを予め記憶しこれに基づいてパワー素子温度のバラツキ特性を補償してパワー素子温度を算出するパワー素子温度算出手段と、
上記電流検出器の特性バラツキ及び温度変化による特性変動を補償するために、パワー素子温度と検出電流とを関連付けた電流検出特性補償データを予め記憶した格納部と、
上記パワー素子温度と上記電流検出特性補償データ及び上記周囲温度と上記電子回路部品の温度変化による定数変動特性に基づいて上記電流検出器からの検出電流を補正して電流値を算出する電流値算出手段と、
該算出された電流値に基づいて上記パワー素子のスイッチングを制御する駆動信号を演算生成する手段と、
さらに、電動機の制御運転を行う前に、上記パワー素子温度算出手段が出力する上記パワー素子温度に基づいて上記パワー素子のスイッチング動作を調整して上記電流検出器の特性を測定し、予め上記電流検出特性補償データを作成して上記格納部に記憶する電流検出特性補償データ作成手段とを備えたことを特徴とする車載用電動機制御装置。 - 上記電流検出特性補償データが上記パワー素子温度に関する補正マップで構成され、上記補正マップは、上記パワー素子温度算出手段が出力する上記パワー素子温度と共に上記電動機に所定の指示電流量が流れる場合の上記電流検出器の電流検出値を上記パワー素子の使用温度範囲内で該パワー素子温度を変化させて所定の間隔毎に収集し、上記電動機の所定の指示電流量を上記電流検出器の検出電流範囲内で変化させて所定の間隔毎に収集した ( 指示電流値、パワー素子温度、電流検出値 ) を要素とすることを特徴とする請求項1記載の車載用電動機制御装置。
- 上記電流検出特性補償データが、温度に関する補正式で構成されることを特徴とする請求項1記載の車載用電動機制御装置。
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